Pose摆不停？拍照神器搞定你！

如今社会，“吃了吗？”早已被“拍了吗？”取代成为国民最常用的口头禅，吃饭、坐车、等地铁、逛街、旅游，随时随地都拍不停手！配置越来越高的手机镜头和“自拍神器”让我们 “一秒钟变萌”易如反掌，就算是零摄影基础，有拍照神器撑腰，我们也完全可以拍出《国家地理》般的大片效果。

不仅我们人类喜欢拍照，工业行业的机器人也是摄影发烧粉，相机时刻不离身。要知道，产品摆放的位置、角度等变化程度远胜于我们人类，pose这么多，谁能hold住？普通的相机当然无法满足所有要求并协助机器人抓取每个产品。那么问题来了，功能这么强大的“拍照神器”你见过吗？

In-Sight智能相机：实现机器人对汽车发动机缸体的高效精确抓取
北京现代拥有3座整车生产工厂、3座发动机生产工厂和1座承担自主研发的技术中心。公司依靠先进的自动化制造装备，保障100%焊接与运输自动化率，100%自动化冲压生产，确保车身焊接质量与车身强度。

在发动机生产工厂，汽车发动机的缸体搬运工作是由韩国现代公司制造的机器人来进行。在引导机器人进行缸体搬运时，采用的是由韩方定制的工业相机＋视觉软件的方式。在生产过程中，遇到了棘手问题，主要是：相机拍照一次检测不成功，需要多次拍照才有可能检测成功，影响了工作效率。因此，北京现代决定进行技术改造，以实现机器人对缸体的高效精确抓取。

在改造时，这个问题一直困扰着北京现代的技术人员。在应用现场，缸体是码放在一层层的拖盘上，每隔一层缸体码放的方向不同（如图1所示）。由于缸体只有一个抓取位置（如图2所示），所以机器人在抓取时，会自动将爪具旋转0度、90度、180度或270度，然后根据每层托盘上每个缸体的大概位置去拍照抓取，同时相机也会跟着爪具进行旋转。这样，得到的图像都是一个方向的，而相机却跟着机器人改变了拍照方向，这直接影响了抓取的准确性。
图1
图2
因此，要成功实现技改，就要搬掉这个拦路虎，北京现代的技术人员详细分析了迫切需要解决的两个技术难点。

第一：机器人坐标系与图像坐标系的对应关系（N点校准）。

从理论上来说，如果机器人旋转0度、90度、180度或270度时的旋转中心是一致的，那么，就可以只针对0度时的坐标对应关系做N点Calibrate，其他三个角度时的坐标系对应只是象限不一样。
1）机器人坐标系与图像坐标系都是0度时，两个坐标系是重合的（如图3所示）。这时，在做完N点Calibrate后，机器人坐标与图像坐标可直接一一对应。

2）机器人坐标分别旋转90度、180度和270度时，图像坐标系虽然没有改变，但是却与机器人坐标系的其他象限有了对应关系（如图4、图5所示）。

3）如果机器人的旋转中心是一样的，就可以得到一个拟合圆（如图6所示）。
图3
图4
图5
图6
在现场，机器人有两个位置比较重要，一个是拍照位置，另一个是抓取位置，这两个位置都有固定坐标。对关键的图像定位问题，康耐视In-Sight产品有其创新的解决方案。

1）得到基准模型图像。机器人由拍照位置走到抓取位置，然后把缸体移到夹具正好能够正确抓到的位置，这个位置就是抓取的基准位置。固定好缸体后，机器人从抓取位置回到照相位置，然后进行拍照，得到的这张图像就可以作为基准模型图像。

2）得到两张抓取位置旋转某个角度的图像。在得到基准模型图像后，机器人由拍照位置再走到抓取位置，抓住缸体逆时针或顺时针旋转某个角度（例如CCW-10度或CW-10度），然后松开缸体，再回到拍照位置进行拍照，得到第二张图像。同样再按此步骤操作得到第三张图像。

3）得到这三张图像后，就可以在这三张图像上用PatMax工具查找同一特征点，根据得到的三个点就可以拟合出一个圆，这个圆的圆心坐标就是机器人夹具的旋转中心。

具体如图7、图8所示。
图7
图8
In-Sight相机与机器人实现了完美的无缝配合，具体工作过程如下。

1）工件分层码放在旁边，每次只将一层工件放到拍照与抓取位置（如图9所示）。
图9
2）机器人在拍照前会事先知道这一层是如何摆放的。每个工件的拍照位置都是在机器人程序中事先设置好的。例如：抓取工件（0度）时，机器人不需要旋转，直接到拍照位置进行拍照后抓取。在抓取工件（180度）时，机器人会自动旋转180度，然后再到拍照位置进行拍照后抓取。同理，下一层的工件是以90度和270度进行摆放的。

3）机器人到达拍照位置后，首先向相机发送START1，让相机进行拍照检测。如果定位成功，相机给机器人返回OK。机器人在收到OK后，再向相机发送SHIFT8。相机再把定位坐标和角度返回给机器人。如果定位失败，相机给机器人返回NG。机器人会自动微调当前位置，然后再次发送START1，让相机重新拍照。直到检测成功。相机拍照后，会把工件的当前坐标与当初训练的基准抓取位置坐标相减，然后把坐标差值和角度传送给机器人，机器人以当初训练的基准抓取位置坐标为基础进行调整，然后再去抓取工件。

他对In-Sight智能相机的表现给出了极高的评价，“经过改造后，机器人工作很流畅，且抓取都很准确，几乎没有定位不到的情况。在调试过程中，PatMax工具的优越性得到了淋漓尽致的体现，而且还提供了非常丰富的通讯方式，便于集成到现有系统中，我们非常满意。”

关注康耐视微信，认识产品、了解资讯、参与活动，赢取更多获奖机会！

关于康耐视
康耐视公司设计、研发、生产和销售各种集成复杂的机器视觉技术的产品，即有“视觉”的产品。康耐视产品包括广泛应用于全世界的工厂、仓库及配送中心的工业读码器、机器视觉传感器和机器视觉系统，能够在产品生产和配送过程中引导、测量、检测、识别产品并确保其质量。作为全球领先的机器视觉公司，康耐视自从1981年成立以来，已经销售了100多万套基于视觉的产品，累计利润超过40亿美元。康耐视同时也是领先的工业ID读码器提供商。康耐视视觉系统帮助公司企业提高产品质量、消除生产错误、降低制造成本、提供低廉的高质量产品从而超越消费者期望。典型机器视觉应用包括检测缺陷、监控生产线、引导装配机器人以及跟踪、分类和识别零件。康耐视总部设在美国马萨诸塞州Natick郡，在北美、日本、欧洲、亚洲和拉丁美洲设有地区办公室和经销处。更多详情，敬请登录康耐视公司网站：http://www.cognex.cn或拨打销售热线：400-008-1133